Tabela periódica de elementos
É um ícone da ciência natural e paira na maioria das salas de aula de química: a tabela periódica de elementos, que está celebrando seu aniversário de 150 anos este ano. A visão geral tabular está intimamente ligada a Dmitri Mendeleev e Lothar Meyer – dois pesquisadores que, na década de 1860, criaram um arranjo de elementos baseado em suas massas e semelhanças atômicas. Hoje eles são classificados por número atômico (que indica o número de prótons no núcleo atômico), desde o hidrogênio leve (um próton) até o oganesson exótico (118 prótons). Os elementos também são classificados em grupos: átomos na mesma coluna geralmente têm o mesmo número de elétrons em sua camada externa.
A estrutura oculta do sistema periódico
A representação bem conhecida de elementos químicos é apenas um exemplo de como os objetos podem ser organizados e classificados
A tabela periódica de elementos que a maioria dos livros de química descreve é apenas um caso especial. Esta visão geral tabular dos elementos químicos, que remonta a Dmitri Mendeleev e Lothar Meyer e as abordagens de outros químicos para organizar os elementos, envolvem diferentes formas de representação de uma estrutura oculta dos elementos químicos. Esta é a conclusão a que chegaram pesquisadores do Instituto Max Planck de Matemática nas Ciências de Leipzig e da Universidade de Leipzig em um artigo recente.
A abordagem matemática dos cientistas de Leipzig é muito geral e pode fornecer muitos sistemas periódicos diferentes, dependendo do princípio da ordem e classificação – não apenas para a química, mas também para muitos outros campos do conhecimento.
Por mais de 150 anos, a estrutura do sistema periódico dos elementos químicos tem motivado intensamente a pesquisa em diferentes áreas da química e da física. No entanto, ainda não existe um quadro unificado do que seja um sistema periódico. Aqui, com base nas relações de ordem e semelhança, relatamos uma estrutura matemática formal para o sistema periódico, que corresponde a um hipergrafo ordenado. É mostrado que o atual sistema periódico de elementos químicos é uma instância da estrutura geral. A definição é usada para elaborar um sistema periódico personalizado de polarizabilidade de ligações covalentes únicas, onde as relações de ordem são quantificadas dentro de subconjuntos de ligações similares e entre essas classes. O sistema periódico generalizado permite visualizar sistemas periódicos em outras disciplinas da ciência e humanidades.
Existem diversas releituras da tabela periódica dos elementos químicos — e os matemáticos do Instituto Max Planck em Leipzig, na Alemanha, criaram mais uma. De acordo com eles, sua interpretação é mais versátil e fornece muitos sistemas periódicos diferentes, dependendo do princípio da ordem e classificação, o que é útil não só para a Química, mas também para outros campos do conhecimento.
A organização mais famosa dos elementos químicos foi criada pelo russo Dmitri Mendeleev e pelo alemão Lothar Meyer na década de 1860. Nela, os especialistas criaram um arranjo de elementos baseado em suas massas e semelhanças atômicas — hoje as substâncias são classificadas por seu número atômico (que indica o número de prótons no núcleo atômico), desde o hidrogênio leve (um próton) até o oganesson exótico (118 prótons).
Os elementos também são classificados em grupos: átomos na mesma coluna geralmente têm o mesmo número de elétrons em sua camada de valência, por exemplo. Também está incluído o peso atômico do elemento, o símbolo atômico e uma cor que simboliza qual grupo possui propriedades químicas e físicas particulares em comum a que um elemento pertence.
Contudo, os especialistas não concordam com o posicionamento de várias substâncias, como o lantânio e actínio. Por isso os matemáticos focaram no desenvolvimento de uma representação mais versátil dos elementos, algo que pudesse ser observado de vários ângulos.
Como conta um dos membros do projeto, Guillermo Restrepo, sua releitura é como uma escultura que, dependendo de onde está sendo iluminada, pode obter diferentes sombras — sendo que todas estão corretas. “As várias sombras que a figura molda são as tabelas periódicas. É por isso que existem muitas maneiras de criar essas tabelas. De certa forma, as tabelas de período são projeções. Projeções da estrutura interna da tabela periódica como uma espécie de escultura”, disse o matemático em comunicado.
Para que uma organização possa ser definida como tabela periódica ela precisa ser ordenada, ou seja, os itens precisam ser catalogados, como os elementos; precisa ser organizada de acordo com uma propriedade particular, como número atômico ou massa atômica; e precisa ser agrupada de acordo com um critério, como similaridade química.
A estrutura oculta do sistema periódico
A representação bem conhecida de elementos químicos é apenas um exemplo de como os objetos podem ser organizados e classificados
A tabela periódica de elementos que a maioria dos livros de química descreve é apenas um caso especial. Esta visão geral tabular dos elementos químicos, que remonta a Dmitri Mendeleev e Lothar Meyer e as abordagens de outros químicos para organizar os elementos, envolvem diferentes formas de representação de uma estrutura oculta dos elementos químicos. Esta é a conclusão a que chegaram pesquisadores do Instituto Max Planck de Matemática nas Ciências de Leipzig e da Universidade de Leipzig em um artigo recente.
A abordagem matemática dos cientistas de Leipzig é muito geral e pode fornecer muitos sistemas periódicos diferentes, dependendo do princípio da ordem e classificação – não apenas para a química, mas também para muitos outros campos do conhecimento.
É um ícone da ciência natural e paira na maioria das salas de aula de química: a tabela periódica de elementos, que está celebrando seu aniversário de 150 anos este ano. A visão geral tabular está intimamente ligada a Dmitri Mendeleev e Lothar Meyer – dois pesquisadores que, na década de 1860, criaram um arranjo de elementos baseado em suas massas e semelhanças atômicas. Hoje eles são classificados por número atômico (que indica o número de prótons no núcleo atômico), desde o hidrogênio leve (um próton) até o oganesson exótico (118 prótons). Os elementos também são classificados em grupos: átomos na mesma coluna geralmente têm o mesmo número de elétrons em sua camada externa.
Por mais de 150 anos, a estrutura do sistema periódico dos elementos químicos tem motivado intensamente a pesquisa em diferentes áreas da química e da física. No entanto, ainda não existe um quadro unificado do que seja um sistema periódico. Aqui, com base nas relações de ordem e semelhança, relatamos uma estrutura matemática formal para o sistema periódico, que corresponde a um hipergrafo ordenado.
É mostrado que o atual sistema periódico de elementos químicos é uma instância da estrutura geral. A definição é usada para elaborar um sistema periódico personalizado de polarizabilidade de ligações covalentes únicas, onde as relações de ordem são quantificadas dentro de subconjuntos de ligações similares e entre essas classes. O sistema periódico generalizado permite visualizar sistemas periódicos em outras disciplinas da ciência e humanidades.
Existem diversas releituras da tabela periódica dos elementos químicos — e os matemáticos do Instituto Max Planck em Leipzig, na Alemanha, criaram mais uma. Os especialistas não concordam com o posicionamento de várias substâncias, como o lantânio e actínio.
Por isso os matemáticos focaram no desenvolvimento de uma representação mais versátil dos elementos, algo que pudesse ser observado de vários ângulos.De acordo com eles, sua interpretação é mais versátil e fornece muitos sistemas periódicos diferentes, dependendo do princípio da ordem e classificação, o que é útil não só para a Química, mas também para outros campos do conhecimento.
Como conta um dos membros do projeto, Guillermo Restrepo, sua releitura é como uma escultura que, dependendo de onde está sendo iluminada, pode obter diferentes sombras — sendo que todas estão corretas. “As várias sombras que a figura molda são as tabelas periódicas. É por isso que existem muitas maneiras de criar essas tabelas. De certa forma, as tabelas de período são projeções. Projeções da estrutura interna da tabela periódica como uma espécie de escultura”, disse o matemático em comunicado.
Para que uma organização possa ser definida como tabela periódica ela precisa ser ordenada, ou seja, os itens precisam ser catalogados, como os elementos; precisa ser organizada de acordo com uma propriedade particular, como número atômico ou massa atômica; e precisa ser agrupada de acordo com um critério, como similaridade química.
